JP2023174274A - 研磨装置及び研磨方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】研磨装置において、基板を基板保持部材からリリースする際に基板の乾燥を抑制する。【解決手段】研磨パッドを支持する研磨テーブルと、弾性膜で構成された基板保持面及び圧力室を有し、前記圧力室が、同心状に配置された複数のエリアを有し、前記圧力室内の圧力により前記基板を前記研磨パッドに押圧する基板保持部材の前記圧力室に供給するガスの圧力を調節する圧力レギュレータと、加圧流体を噴射可能なリリースノズルと、前記圧力レギュレータを制御して、前記圧力室の全エリアを加圧することで前記弾性膜全体を加圧した後に、前記圧力室の中心にあるエリアを含む１又は複数の中心側のエリアの圧力が他のエリアの圧力より高くなるように前記圧力室を加圧することで中心部を加圧すると共に、前記加圧流体を前記弾性膜と前記基板との接触箇所に噴射するように前記リリースノズルを制御することにより、前記基板を前記弾性膜からリリースさせる。【選択図】図９Ｂ

Description

本発明は、半導体ウエハなどの基板を研磨する研磨装置及び研磨方法に関する。
半導体デバイスの製造工程においては、半導体デバイス表面の平坦化技術がますます重要になっている。この平坦化技術のうち、最も重要な技術は、化学的機械的研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）である。このＣＭＰは、シリカ（ＳｉＯ２）等の砥粒を含んだ研磨液を研磨パッド上に供給しつつウエハなどの基板を研磨面に摺接させて研磨を行うものである。
ＣＭＰを行うための研磨装置は、研磨面を有する研磨パッドを支持する研磨テーブルと、基板を保持するためのトップリング等と称される基板保持部材と、を備えている。このような研磨装置を用いて基板の研磨を行う場合には、トップリングにより基板を保持しつつ、この基板を研磨面に対して所定の圧力で押圧する。さらに、研磨テーブルとトップリングとを相対運動させることにより基板が研磨面に摺接し、基板の表面が平坦かつ鏡面に研磨される。
このような研磨装置において、研磨中のウエハと研磨パッドの研磨面との間の相対的な押圧力がウエハの全面に亘って均一でない場合には、ウエハの各部分に与えられる押圧力に応じて研磨不足や過研磨が生じてしまう。ウエハに対する押圧力を均一化するために、トップリングの下部に弾性膜（メンブレン）から形成される圧力室を設け、この圧力室に空気などの気体を供給することでメンブレンを介して気体の圧力により基板を研磨パッドの研磨面に押圧して研磨することが行われている。
研磨工程の終了後、研磨面上のウエハをトップリングに真空吸着させ、トップリングをウエハとともに上昇させた後、搬送ステージの上方位置に移動させて、ウエハをメンブレンから離脱（リリース）させる。ウエハのリリースは、圧力室に気体を供給してメンブレンを膨らませながら、リリースシャワーをウエハとメンブレンとの間の隙間に噴射することにより実施している（特許文献１、特許文献２）。
特開２０１８－００６５４９号公報 特開２０１７－１８５５８９号公報
上述したウエハリリース処理において、リリースシャワーとして窒素ガス等の気体を含む流体をメンブレン－ウエハ間に吹き付ける場合、ウエハ表面が瞬間的に乾燥してウエハにディフェクト（欠陥）が発生する場合がある。
本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、研磨装置において、基板を基板保持部材からリリースする際に基板の乾燥を抑制することを１つの目的とする。
本発明の一側面によれば、研磨パッドを支持するための研磨テーブルと、 弾性膜で構成された基板保持面及び圧力室を有し、前記圧力室が、同心状に配置された複数のエリア
を有し、前記圧力室内の圧力により前記基板を前記研磨パッドに押圧する基板保持部材と、 前記基板保持部材の前記圧力室に供給するガスの圧力を調節する圧力レギュレータと、 加圧流体を噴射可能な１又は複数のリリースノズルと、 前記圧力レギュレータを制御して、前記圧力室の全エリアを加圧することで前記弾性膜全体を加圧した後に、前記圧力室の中心にあるエリアを含む１又は複数の中心側のエリアの圧力が他のエリアの圧力より高くなるように前記圧力室を加圧することで前記弾性膜の中心部を加圧すると共に、前記加圧流体を前記弾性膜と前記基板との接触箇所に噴射するように前記１又は複数のリリースノズルを制御することにより、前記基板を前記弾性膜からリリースさせる基板リリース処理を実行する制御装置と、を備える研磨装置が提供される。
一実施形態における研磨装置の全体構成を示す平面図である。 研磨ユニットの構成を示す概略図である。 研磨対象物であるウエハを保持して研磨テーブルの研磨面に押圧する基板保持部材を構成するトップリングの模式的な断面図である。 トップリングと基板受渡し装置（プッシャー）とを示す概略図である。 プッシャの詳細構造を示す概略図である。 リリースノズルに供給する加圧流体の流体回路図である。 リリースノズルの向きを示すプッシャの平面図である。 トップリングからの基板のリリースを説明する説明図である。 トップリングからの基板のリリースを説明する説明図である。 トップリングからの基板のリリースを説明する説明図である。 トップリングからの基板のリリースを説明する説明図である。 比較例に係る基板リリース処理のタイムチャートである。 本実施形態に係る基板リリース処理のタイムチャートである。 本実施形態に係る基板リリース処理のフローチャートである。 加圧流体の噴射開始時期によるウエハリリース時間の違いを測定した測定例である。 リリースノズルの向きによるウエハリリース時間の違いを測定した測定例である。
以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る基板処理装置１００は一例として基板を研磨する研磨装置である。本実施形態では基板としてウエハを例に説明するが、ウエハ以外の任意の基板（ガラス基板、プリント配線基板等）に対して本発明を適用可能である。
図１は本発明の一実施形態に係る基板処理装置１００の全体構成を示す平面図である。図１に示すように、この基板処理装置１００は、略矩形状のハウジング１を備えており、ハウジング１の内部は隔壁１ａ，１ｂによってロード／アンロード部２と研磨部３と洗浄部４とに区画されている。これらのロード／アンロード部２、研磨部３、および洗浄部４は、それぞれ独立に組み立てられ、独立に排気される。また、基板処理装置１００は、基板処理動作を制御する制御装置５を有している。
ロード／アンロード部２は、多数のウエハ（基板）をストックするウエハカセットが載置される２つ以上（本実施形態では４つ）のフロントロード部２０を備えている。これらのフロントロード部２０はハウジング１に隣接して配置され、基板処理装置１００の幅方向（長手方向と垂直な方向）に沿って配列されている。フロントロード部２０には、オープンカセット、ＳＭＩＦ（Standard Manufacturing Interface）ポッド、またはＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）を搭載することができるようになっている。ここで
、ＳＭＩＦ、ＦＯＵＰは、内部にウエハカセットを収納し、隔壁で覆うことにより、外部空間とは独立した環境を保つことができる密閉容器である。
また、ロード／アンロード部２には、フロントロード部２０の並びに沿って走行機構２１が敷設されており、この走行機構２１上にウエハカセットの配列方向に沿って移動可能な搬送ロボット（ローダー）２２が設置されている。搬送ロボット２２は走行機構２１上を移動することによってフロントロード部２０に搭載されたウエハカセットにアクセスできるようになっている。搬送ロボット２２は上下に２つのハンドを備えており、上側のハンドを、処理されたウエハをウエハカセットに戻すときに使用し、下側のハンドを、処理前のウエハをウエハカセットから取り出すときに使用して、上下のハンドを使い分けることができるようになっている。さらに、搬送ロボット２２の下側のハンドは、その軸心周りに回転することで、ウエハを反転させることができるように構成されている。
ロード／アンロード部２は最もクリーンな状態を保つ必要がある領域であるため、ロード／アンロード部２の内部は、基板処理装置１００外部、研磨部３、および洗浄部４のいずれよりも高い圧力に常時維持されている。研磨部３は研磨液としてスラリーを用いるため最もダーティな領域である。したがって、研磨部３の内部には負圧が形成され、その圧力は洗浄部４の内部圧力よりも低く維持されている。ロード／アンロード部２には、ＨＥＰＡフィルタ、ＵＬＰＡフィルタ、またはケミカルフィルタなどのクリーンエアフィルタを有するフィルタファンユニット（図示せず）が設けられており、このフィルタファンユニットからはパーティクルや有毒蒸気、有毒ガスが除去されたクリーンエアが常時吹き出している。
研磨部３は、ウエハの研磨（平坦化）が行われる領域であり、第１研磨ユニット３Ａ、第２研磨ユニット３Ｂ、第３研磨ユニット３Ｃ、第４研磨ユニット３Ｄを備えている。これらの第１研磨ユニット３Ａ、第２研磨ユニット３Ｂ、第３研磨ユニット３Ｃ、および第４研磨ユニット３Ｄは、例えば、図１に示すように、基板処理装置１００の長手方向に沿って配列されている。
図１に示すように、第１研磨ユニット３Ａは、研磨面を有する研磨パッド１０が取り付けられた研磨テーブル３０Ａと、ウエハを保持しかつウエハを研磨テーブル３０Ａ上の研磨パッド１０に押圧しながら研磨するためのトップリング（基板保持部材）３１Ａと、研磨パッド１０に研磨液やドレッシング液（例えば、ＤＩＷ等の純水）を供給するための研磨液供給ノズル３２Ａと、研磨パッド１０の研磨面のドレッシングを行うためのドレッサ３３Ａと、液体（例えば、ＤＩＷ等の純水）と気体（例えば窒素ガス）の混合流体または液体（例えば、ＤＩＷ等の純水）を霧状にして研磨面に噴射するアトマイザ３４Ａと、を備えている。
同様に、第２研磨ユニット３Ｂは、研磨パッド１０が取り付けられた研磨テーブル３０Ｂと、トップリング（基板保持部材）３１Ｂと、研磨液供給ノズル３２Ｂと、ドレッサ３３Ｂと、アトマイザ３４Ｂとを備えており、第３研磨ユニット３Ｃは、研磨パッド１０が取り付けられた研磨テーブル３０Ｃと、トップリング（基板保持部材）３１Ｃと、研磨液供給ノズル３２Ｃと、ドレッサ３３Ｃと、アトマイザ３４Ｃとを備えており、第４研磨ユニット３Ｄは、研磨パッド１０が取り付けられた研磨テーブル３０Ｄと、トップリング（基板保持部材）３１Ｄと、研磨液供給ノズル３２Ｄと、ドレッサ３３Ｄと、アトマイザ３４Ｄとを備えている。
次に、ウエハを搬送するための搬送機構について説明する。図１に示すように、第１研磨ユニット３Ａおよび第２研磨ユニット３Ｂに隣接して、第１リニアトランスポータ６が配置されている。この第１リニアトランスポータ６は、第１研磨ユニット３Ａ，第２研磨
ユニット３Ｂが配列する方向に沿った４つの搬送位置（ロード／アンロード部側から順番に第１搬送位置ＴＰ１、第２搬送位置ＴＰ２、第３搬送位置ＴＰ３、第４搬送位置ＴＰ４とする）の間でウエハを搬送する機構である。
また、第３研磨ユニット３Ｃおよび第４研磨ユニット３Ｄに隣接して、第２リニアトランスポータ７が配置されている。この第２リニアトランスポータ７は、第３研磨ユニット３Ｃ、第４研磨ユニット３Ｄが配列する方向に沿った３つの搬送位置（ロード／アンロード部側から順番に第５搬送位置ＴＰ５、第６搬送位置ＴＰ６、第７搬送位置ＴＰ７とする）の間でウエハを搬送する機構である。
ウエハは、第１リニアトランスポータ６によって第１研磨ユニット３Ａ，第２研磨ユニット３Ｂに搬送される。第１研磨ユニット３Ａのトップリング３１Ａは、トップリングヘッド１１０のスイング動作により研磨位置と第２搬送位置ＴＰ２との間を移動する。したがって、トップリング３１Ａへのウエハの受け渡しは第２搬送位置ＴＰ２で行われる。同様に、第２研磨ユニット３Ｂのトップリング３１Ｂは研磨位置と第３搬送位置ＴＰ３との間を移動し、トップリング３１Ｂへのウエハの受け渡しは第３搬送位置ＴＰ３で行われる。第３研磨ユニット３Ｃのトップリング３１Ｃは研磨位置と第６搬送位置ＴＰ６との間を移動し、トップリング３１Ｃへのウエハの受け渡しは第６搬送位置ＴＰ６で行われる。第４研磨ユニット３Ｄのトップリング３１Ｄは研磨位置と第７搬送位置ＴＰ７との間を移動し、トップリング３１Ｄへのウエハの受け渡しは第７搬送位置ＴＰ７で行われる。
第１搬送位置ＴＰ１には、搬送ロボット２２からウエハを受け取るためのリフタ１１が配置されている。ウエハはこのリフタ１１を介して搬送ロボット２２から第１リニアトランスポータ６に渡される。リフタ１１と搬送ロボット２２との間に位置して、シャッタ（図示せず）が隔壁１ａに設けられており、ウエハの搬送時にはシャッタが開かれて搬送ロボット２２からリフタ１１にウエハが渡されるようになっている。また、第１リニアトランスポータ６と、第２リニアトランスポータ７と、洗浄部４との間にはスイングトランスポータ１２が配置されている。このスイングトランスポータ１２は、第４搬送位置ＴＰ４と第５搬送位置ＴＰ５との間を移動可能なハンドを有しており、第１リニアトランスポータ６から第２リニアトランスポータ７へのウエハの受け渡しは、スイングトランスポータ１２によって行われる。ウエハは、第２リニアトランスポータ７によって第３研磨ユニット３Ｃおよび／または第４研磨ユニット３Ｄに搬送される。また、研磨部３で研磨されたウエハはスイングトランスポータ１２を経由して洗浄部４に搬送され、洗浄部４において洗浄、乾燥され、搬送ロボット２２に渡される。
上記研磨装置の構成は一例であり、他の構成を採用してもよい。また、基板処理装置１００は、研磨装置以外であってもよい。
［研磨ユニット］
次に、研磨ユニットについてより詳細に説明する。第１研磨ユニット３Ａ、第２研磨ユニット３Ｂ、第３研磨ユニット３Ｃ、および第４研磨ユニット３Ｄは、互いに同一の構成を有しているので、以下、第１研磨ユニット３Ａについて説明する。
図２は、本実施形態に係る第１研磨ユニット３Ａの構成を示す概略図である。図２に示すように、第１研磨ユニット３Ａは、研磨テーブル３０Ａと、研磨対象物であるウエハ等の基板を保持して研磨テーブル３０Ａ上の研磨面に押圧するトップリング３１Ａとを備えている。
研磨テーブル３０Ａは、テーブル軸３０Ａａを介してその下方に配置されるモータ（図示せず）に連結されており、そのテーブル軸３０Ａａ周りに回転可能になっている。研磨
テーブル３０Ａの上面には研磨パッド１０が貼付されており、研磨パッド１０の研磨面１０ａがウエハＷを研磨する研磨面を構成している。研磨テーブル３０Ａの上方には研磨液供給ノズル１０２が設置されており、この研磨液供給ノズル１０２によって研磨テーブル３０Ａ上の研磨パッド１０上に研磨液Ｑが供給されるようになっている。
トップリング３１Ａは、ウエハＷを研磨面１０ａに対して押圧するトップリング本体２０２と、ウエハＷの外周縁を保持してウエハＷがトップリングから飛び出さないようにするリテーナリング２０３とから基本的に構成されている。
トップリング３１Ａは、トップリングシャフト１１１に接続されており、このトップリングシャフト１１１は、上下動機構１２４によりトップリングヘッド１１０に対して上下動するようになっている。このトップリングシャフト１１１の上下動により、トップリングヘッド１１０に対してトップリング３１Ａの全体を昇降させ位置決めするようになっている。なお、トップリングシャフト１１１の上端にはロータリージョイント１２５が取り付けられている。
トップリングシャフト１１１およびトップリング３１Ａを上下動させる上下動機構１２４は、軸受１２６を介してトップリングシャフト１１１を回転可能に支持するブリッジ１２８と、ブリッジ１２８に取り付けられたボールねじ１３２と、支柱１３０により支持された支持台１２９と、支持台１２９上に設けられたサーボモータ１３８とを備えている。サーボモータ１３８を支持する支持台１２９は、支柱１３０を介してトップリングヘッド１１０に固定されている。
ボールねじ１３２は、サーボモータ１３８に連結されたねじ軸１３２ａと、このねじ軸１３２ａが螺合するナット１３２ｂとを備えている。トップリングシャフト１１１は、ブリッジ１２８と一体となって上下動するようになっている。したがって、サーボモータ１３８を駆動すると、ボールねじ１３２を介してブリッジ１２８が上下動し、これによりトップリングシャフト１１１およびトップリング３１Ａが上下動する。
また、トップリングシャフト１１１はキー（図示せず）を介して回転筒１１２に連結されている。この回転筒１１２はその外周部にタイミングプーリ１１３を備えている。トップリングヘッド１１０にはトップリング用回転モータ１１４が固定されており、上記タイミングプーリ１１３は、タイミングベルト１１５を介してトップリング用回転モータ１１４に設けられたタイミングプーリ１１６に接続されている。したがって、トップリング用回転モータ１１４を回転駆動することによってタイミングプーリ１１６、タイミングベルト１１５、およびタイミングプーリ１１３を介して回転筒１１２およびトップリングシャフト１１１が一体に回転し、トップリング３１Ａが回転する。トップリング用回転モータ１１４は、エンコーダ１４０を備えている。エンコーダ１４０は、トップリング３１Ａの回転角度位置を検知する機能やトップリング３１Ａの回転数を積算する機能を有している。また、トップリング３１Ａの回転角度「基準位置（０度）」を検知するセンサを別途設けても良い。なお、トップリングヘッド１１０は、フレーム（図示せず）に回転可能に支持されたトップリングヘッドシャフト１１７によって支持されている。
制御装置５は、トップリング用回転モータ１１４、サーボモータ１３８、エンコーダ１４０をはじめとする装置内の各機器を制御する。記憶部５１は、制御装置５に有線又は無線で接続されており、制御装置５は記憶部５１を参照可能である。記憶部５１には、基板処理動作を制御するためのプログラム、各種パラメータ等が記憶されている。記憶部５１は、揮発性及び／又は不揮発性のメモリを有する。
図２に示すように構成された第１研磨ユニット３Ａにおいて、トップリング３１Ａは、
その下面にウエハＷなどの基板を保持できるようになっている。トップリングヘッド１１０はトップリングヘッドシャフト１１７を中心として旋回可能に構成されており、下面にウエハＷを保持したトップリング３１Ａは、トップリングヘッド１１０の旋回によりウエハＷの受取位置から研磨テーブル３０Ａの上方に移動される。そして、トップリング３１Ａを下降させてウエハＷを研磨パッド１０の表面（研磨面）１０ａに押圧する。このとき、トップリング３１Ａおよび研磨テーブル３０Ａをそれぞれ回転させ、研磨テーブル３０Ａの上方に設けられた研磨液供給ノズル３２Ａから研磨パッド１０上に研磨液を供給する。このように、ウエハＷを研磨パッド１０の研磨面１０ａに摺接させてウエハＷの表面を研磨する。
［トップリング］
次に、本発明の研磨装置におけるトップリング（基板保持部材）について説明する。図３は、研磨対象物であるウエハＷを保持して研磨テーブル上の研磨面に押圧する基板保持部材又は基板保持装置を構成するトップリング３１Ａの模式的な断面図である。図３においては、トップリング３１Ａを構成する主要構成要素だけを図示している。
図３に示すように、トップリング３１Ａは、ウエハＷを研磨面１０ａに対して押圧するトップリング本体（キャリアとも称する）２０２と、研磨面１０１ａを直接押圧するリテーナリング２０３とから基本的に構成されている。トップリング本体（キャリア）２０２は概略円盤状の部材からなり、リテーナリング２０３はトップリング本体２０２の外周部に取り付けられている。トップリング本体２０２は、エンジニアリングプラスティック（例えば、ＰＥＥＫ）などの樹脂により形成されている。トップリング本体２０２の下面には、ウエハの裏面に当接する弾性膜（メンブレン）２０４が取り付けられている。弾性膜（メンブレン）２０４は、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ポリウレタンゴム、シリコンゴム等の強度および耐久性に優れたゴム材によって形成されている。
弾性膜（メンブレン）２０４は同心状の複数の隔壁２０４ａを有し、これら隔壁２０４ａによって、弾性膜２０４の上面とトップリング本体２０２の下面との間に複数のエリア／室からなる圧力室が形成されている。この圧力室は、円形状の室である第１エリア２０５、環状の室である第２エリア２０６、環状の室である第３エリア室２０７、環状の室である第４エリア２０８を有する。すなわち、トップリング本体２０２の中心部又は中心に第１エリア２０５が形成され、中心から外周方向に向かって、順次、同心状に、第２エリア２０６、第３エリア２０７、第４エリア２０８が形成されている。ここでは、弾性膜２０４内に４つのエリアが形成される場合を説明するが、エリアの数は、３つ以下、又は５つ以上（例えば８つ）とすることもできる。
弾性膜（メンブレン）２０４は、第２エリア２０６にウエハ吸着用の弾性膜の厚さ方向に貫通する複数の孔２０４ｈを有している。本実施例では孔２０４ｈは第２エリアに設けられているが、第２エリア以外に設けても良い。なお、弾性膜２０４にウエハ吸着用の複数の孔を設けず、弾性膜２０４のゴム材による吸着性、及び弾性膜２０４の膨張／収縮によりウエハを弾性膜に吸着する構成としてもよい。
トップリング本体２０２内には、第１エリア２０５に連通する流路２１１、第２エリア２０６に連通する流路２１２、第３エリア２０７に連通する流路２１３、第４エリア２０８に連通する流路２１４がそれぞれ形成されている。そして、第１エリア２０５に連通する流路２１１、第３エリア２０７に連通する流路２１３、第４エリア２０８に連通する流路２１４は、ロータリージョイント２２５を介して流路２２１，２２３，２２４にそれぞれ接続されている。そして、流路２２１，２２３，２２４は、それぞれバルブＶ１－１，Ｖ３－１，Ｖ４－１および圧力レギュレータＲ１，Ｒ３，Ｒ４（例えば、電空レギュレータ）を介して圧力調整部２３０に接続されている。また、流路２２１，２２３，２２４は
、それぞれバルブＶ１－２，Ｖ３－２，Ｖ４－２を介して真空源２３１に接続されるとともに、バルブＶ１－３，Ｖ３－３，Ｖ４－３を介して大気に連通可能になっている。
一方、第２エリア２０６に連通する流路２１２は、ロータリージョイント２２５を介して流路２２２に接続されている。そして、流路２２２は、気水分離槽２３５、バルブＶ２－１および圧力レギュレータＲ２（例えば、電空レギュレータ）を介して圧力調整部２３０に接続されている。また、流路２２２は、気水分離槽２３５およびバルブＶ２－２を介して真空源１３１に接続されるとともに、バルブＶ２－３を介して大気に連通可能になっている。圧力レギュレータＲ１～Ｒ４は、制御装置５に接続されており、制御装置５は、圧力レギュレータＲ１～Ｒ４を制御してメンブレン２０４内の各エリアに供給するガスの圧力を可変にする。
このようにメンブレン２０４内の各室内の圧力を可変させてメンブレン２０４の膨らみをコントロールすることにより、メンブレン２０４に吸着されたウエハＷを剥がす（リリースする）ことができる。例えば、ウエハＷのメンブレン２０４への張り付き力に応じて、メンブレン２０４内に供給するガスの圧力を可変にしてメンブレン２０４の膨らみをコントロールすることができ、ウエハＷがメンブレン２０４から剥がれるのに要する時間（以下、ウエハリリース時間ともいう）を安定化することができる。例えば、メンブレン２０４内の圧力を可変させることにより、ウエハＷに応じた適切な圧力に変更することができるので、ウエハＷに与えるストレスを低減することができる。
また、リテーナリング２０３の直上にも弾性膜からなるリテーナリング加圧室２０９が形成されており、リテーナリング加圧室２０９は、トップリング本体（キャリア）２０２内に形成された流路２１５およびロータリージョイント２２５を介して流路２２６に接続されている。そして、流路２２６は、バルブＶ５－１および圧力レギュレータＲ５（電空レギュレータ）を介して圧力調整部２３０に接続されている。また、流路２２６は、バルブＶ５－２を介して真空源２３１に接続されるとともに、バルブＶ５－３を介して大気に連通可能になっている。なお、本実施形態ではリテーナリング押圧機構としてリテーナリング加圧室２０９を用いたが、リテーナリング押圧機構は、エア、水、又は、油等を用いる流体アクチュエータ、ボールネジ等を用いる電動アクチュエータ、バネや袋状バッグを含む弾性部材等であってもよい。
圧力レギュレータＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５は、それぞれ圧力調整部２３０から第１エリア２０５、第２エリア２０６、第３エリア２０７、第４エリア２０８およびリテーナリング加圧室２０９に供給する圧力流体の圧力を調整する圧力調整機能を有している。圧力レギュレータＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５および各バルブＶ１－１～Ｖ１－３，Ｖ２－１～Ｖ２－３，Ｖ３－１～Ｖ３－３，Ｖ４－１～Ｖ４－３，Ｖ５－１～Ｖ５－３は、制御装置５（図１及び２参照）に接続されていて、それらの作動が制御されるようになっている。また、流路２２１，２２２，２２３，２２４，２２６にはそれぞれ圧力センサＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５および流量センサＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５が設置されている。
図３に示すように構成されたトップリング３１Ａにおいては、上述したように、トップリング本体２０２の中心部又は中心に第１エリア２０５が形成され、中心から外周方向に向かって、順次、同心状に、第２エリア２０６、第３エリア２０７、第４エリア２０８が形成され、これら第１エリア２０５、第２エリア２０６、第３エリア２０７、第４エリア２０８およびリテーナリング加圧室２０９に供給する流体の圧力を圧力調整部２３０および圧力レギュレータＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５によってそれぞれ独立に調整することができる。このような構造により、ウエハＷを研磨パッド１０に押圧する押圧力をウエハＷの領域毎に調整でき、かつリテーナリング２０３が研磨パッド１０を押圧する押圧力を
調整できる。
次に、図１～図３に示すように構成された基板処理装置１００による一連の研磨処理工程について説明する。トップリング３１Ａは第１リニアトランスポータ６からウエハＷを受け取り真空吸着により保持する。弾性膜（メンブレン）２０４にはウエハＷを真空吸着するための複数の孔２０４ｈが設けられており、これらの孔２０４ｈは真空源１３１に連通されている。ウエハＷを真空吸着により保持したトップリング３１Ａは、予め設定したトップリングの研磨時設定位置まで下降する。この研磨時設定位置では、リテーナリング２０３は研磨パッド１０の表面（研磨面）１０ａに接地しているが、研磨前は、トップリング３１ＡでウエハＷを吸着保持しているので、ウエハＷの下面（被研磨面）と研磨パッド１０の表面（研磨面）１０ａとの間には、わずかな間隙（例えば、約１ｍｍ）がある。このとき、研磨テーブル３０Ａおよびトップリング３１Ａは、ともに回転駆動されている。この状態で、ウエハの裏面側にある弾性膜（メンブレン）２０４を膨らませ、ウエハの下面（被研磨面）を研磨パッド１０の表面（研磨面）に当接させ、研磨テーブル３０Ａとトップリング３１Ａとを相対運動させることにより、ウエハＷの表面（被研磨面）が所定の状態（例えば、所定の膜厚）になるまでウエハを研磨する。
研磨パッド１０上でのウエハ処理工程の終了後、メンブレン２０４を収縮させると共にウエハＷをトップリング３１Ａに真空吸着し、トップリング３１Ａを上昇させ、第１リニアトランスポータ（基板搬送部）６が有する基板受渡し装置（例えば、プッシャ）１５０へ移動させる。移動後に、メンブレン２０４内の各エリアにガス（例えば、窒素）を供給して所定の程度メンブレン２０４を膨らませてウエハＷとの貼り付け面積を減らしメンブレン２０４とウエハＷの間に加圧流体を吹く。これにより、ウエハＷをメンブレン２０４から剥がす。このウエハＷのメンブレン２０４からの離脱をウエハリリースともいう。以下、ウエハリリースの詳細を説明する。
メンブレン２０４を膨らませる所定の程度は、ウエハＷの位置が後述するリリースノズルからウエハＷの裏面に加圧流体を噴出可能な位置になる程度である。一例では、ウエハＷの裏面の高さが、リリースノズル１５３と略同一の高さ、又は、リリースノズル１５３より僅かに低い高さとなるように、メンブレン２０４を膨張させる。このようにすれば、リリースノズル１５３から噴射される加圧流体が、メンブレン－ウエハ間に入り、メンブレン（及び／又はウエハ裏面）に当たった後にメンブレン－ウエハ間の接触箇所に供給される。
［プッシャ］
図４は、トップリング３１Ａとプッシャ１５０とを示す概略図である。ウエハＷをトップリング３１Ａからプッシャ１５０へ受け渡しするために、プッシャを上昇させた状態を示す模式図である。図３に示すように、プッシャ１５０は、トップリング３１Ａとの間で芯出しを行うためにトップリング３１Ａの外周面と嵌合可能なトップリングガイド１５１と、トップリング３１Ａとプッシャ１５０との間でウエハを受け渡しする際にウエハを支持するためのプッシュステージ１５２と、プッシュステージ１５２を上下動させるためのエアシリンダ（図示せず）と、プッシュステージ１５２とトップリングガイド１５１とを上下動させるためのエアシリンダ（図示せず）と、を備えている。また、プッシュステージ１５２上には、メンブレン２０４からリリースされたウエハＷがプッシュステージ１５２上に載置されたことを検出することにより、ウエハのリリースを検出するための１又は複数（例えば３つ）の着座センサ１５４が設けられている。着座センサ１５４は、例えば、接触センサである。着座センサの数は、２つ以下でも、４つ以上でもよい。なお、本実施形態では、着座センサ１５４によりウエハリリースを検出する例を挙げるが、メンブレン２０４の圧力室の圧力をモニターすることにより、ウエハのリリースを検出してもよい。
以下、ウエハＷをトップリング３１Ａからプッシャ１５０に受け渡しする動作を説明する。研磨パッド１０上でのウエハ処理工程終了後、トップリング３１ＡはウエハＷを吸着する。ウエハＷの吸着は、メンブレン２０４の孔２０４ｈを真空源１３１に連通させることにより行う。このように、トップリング３１Ａは、表面に孔２０４ｈが設けられたメンブレン２０４を有し且つ当該孔２０４ｈを介してウエハＷを吸い付けることにより当該メンブレン２０４の表面に当該ウエハＷを吸着する。
ウエハＷの吸着後に、トップリング３１Ａを上昇させ、プッシャ１５０へ移動させて、ウエハＷの離脱（リリース）を行う。プッシャ１５０へ移動後、トップリング３１Ａに吸着保持したウエハＷに純水や薬液を供給しつつトップリング３１Ａを回転させて洗浄動作を行う場合もある。
その後、プッシャ１５０のプッシュステージ１５２とトップリングガイド１５１が上昇し、トップリングガイド１５１がトップリング３１Ａの外周面と嵌合してトップリング３１Ａとプッシャ１５０との芯出しを行う。このとき、トップリングガイド１５１は、リテーナリング２０３を押し上げるが、同時にリテーナリング加圧室２０９を真空にすることにより、リテーナリング２０３の上昇を速やかに行うようにしている。そして、プッシャの上昇完了時、リテーナリング２０３の底面は、トップリングガイド１５１の上面に押圧されてメンブレン２０４の下面よりも上方に押し上げられているので、ウエハとメンブレンとの間が露出された状態となっている。図４に示す例においては、リテーナリング２０３の底面はメンブレン下面よりも所定高さ（例えば、１ｍｍ）だけ、上方に位置している。その後、トップリング３１ＡによるウエハＷの真空吸着を止め、ウエハリリース動作（処理）を行う。なお、プッシャが上昇する代わりにトップリングが下降することによって所望の位置関係に移動しても良い。
図５は、プッシャ１５０の詳細構造を示す概略図である。図５に示すように、プッシャ１５０は、トップリングガイド１５１と、プッシュステージ１５２と、トップリングガイド１５１内に形成され加圧流体Ｆを噴射可能な二つのリリースノズル（基板剥離促進部）１５３と、を備える。加圧流体Ｆは、加圧気体（例えば、加圧窒素）のみであってもよいし、加圧液体（例えば、加圧水）のみであってもよいし、加圧気体（例えば、加圧窒素）と液体（例えば、純水）の混合流体であってもよい。リリースノズル１５３は、制御装置５に制御線等を介して接続されており、制御装置５により制御される。更に、プッシャ１５０は、メンブレン２０４に吸着しているウエハＷの位置を検出する位置検出部１５４を備える。本実施形態ではその一例として、位置検出部１５４は、メンブレン２０４に吸着しているウエハＷの裏面の高さを検出する。位置検出部１５４は、例えば、トップリングガイド１５１の内側を撮像する撮像部を有し、撮像した画像からウエハＷの裏面の高さを検出する。位置検出部１５４は、省略してもよい。
リリースノズル１５３は、トップリングガイド１５１の円周方向に所定間隔を置いて複数個設けられており、加圧流体Ｆをトップリングガイド１５１の半径方向内方に且つトップリングガイド１５１の中心に向かって噴射するようになっている。これにより、ウエハＷとメンブレン２０４との間に、加圧流体Ｆからなるリリースシャワーを噴射し、メンブレン２０４からウエハＷを離脱させるウエハリリースを行うことができる。
［リリースノズルへの流体供給部］
図６は、リリースノズル１５３に供給する加圧流体Ｆの流体回路図である。リリースノズル１５３は、流路３３１に接続されており、流路３３１は、流路３１１と流路３２１とに分岐し、流路３１１を介して液体供給源３１２に接続され、流路３２１を介して気体供給源３２２に接続されている。液体供給源３１２は、例えば、ＤＩＷ等の純水、その他半
導体プロセスに影響を与えない液体を供給する供給源とすることができる。気体供給源３２２は、例えば、窒素ガス等の不活性ガス、その他半導体プロセスに影響を与えない気体を供給する供給源とすることができる。ここでは、加圧流体Ｆとして液体及び／又は気体を供給可能な構成を説明するが、液体のみを供給する構成、又は、気体のみを供給するような配管構成としてもよい。
液体供給源３１２は、所定の圧力の又は所定の圧力に調整された液体を供給する。液体供給源３１２に接続された流路３１１には、バルブ３１３と、流量計３１４とが設けられている。バルブ３１３は、制御装置５により制御される仕切弁又は流量制御弁とすることができる。流量計３１４は、例えば、カルマン式又は差圧式とすることができる。液体供給源３１２は、所定の圧力に調整された液体をバルブ３１３に供給する構成である。液体供給源３１２は、例えば、工場のユーティリティライン等、工場のユーティリティライン等に接続された流路、及び／又は、工場のユーティリティライン等に接続された圧力レギュレータ、流量制御バルブ等（図示略）を含むことができる。なお、バルブ３１３を工場のユーティリティライン等に直接接続してもよい。バルブ３１３を開くことにより、液体供給源３１２から所定の圧力の液体を、流路３１１を介して流路３３１に供給することができる。
気体供給源３２２は、所定の圧力の又は所定の圧力に調整された気体を供給する。気体供給源３２２に接続された流路３２１には、バルブ３２３と、逆止弁３２４とが設けられている。バルブ３２３は、制御装置５により制御される仕切弁又は流量制御弁とすることができる。気体供給源３２２は、所定の圧力に調整された気体をバルブ３２３に供給する構成である。気体供給源３２２は、例えば、工場のユーティリティライン等、工場のユーティリティライン等に接続された流路、及び／又は、工場のユーティリティライン等に接続された圧力レギュレータ、流量制御バルブ等（図示略）を含むことができる。なお、バルブ３２３を工場のユーティリティライン等に直接接続してもよい。バルブ３２３を開くことにより、気体供給源３２２から所定の圧力の気体を、流路３２１を介して流路３３１に供給することができる。
上記構成によれば、バルブ３２３を閉じ、バルブ３１３のみを開いて、加圧流体Ｆとして液体のみをリリースノズル１５３から噴射することができる。また、上記構成によれば、バルブ３１３を閉じ、バルブ３２３のみを開いて、加圧流体Ｆとして気体のみをリリースノズル１５３から噴射することができる。また、上記構成によれば、加圧流体Ｆとして液体及び気体をリリースノズル１５３から噴射することができる。
一例では、先ずバルブ３１３のみを開き、液体（例えばＤＩＷ）を流路３３１に充填した後、バルブ３２３のみを開いて、気体供給源３２２からの気体（例えば窒素ガス）によって、流路３３１に充填された液体（例えばＤＩＷ）をリリースノズル１５３から噴射することができる。この場合、加圧流体Ｆは、液体（例えばＤＩＷ）及び気体（例えば窒素ガス）の混合流体となる。気体供給源３２２から供給する気体（例えば窒素ガス）の圧力は、液体供給源３１２から供給する液体（例えばＤＩＷ）の圧力よりも高く設定することができる。例えば、液体（例えば、ＤＩＷ）の圧力を０．２ＭＰａとし、気体（例えば、窒素ガス）の圧力を０．４ＭＰａとすることができる。液体と気体の間に圧力差がある場合、後述する理由により、バルブ３１３及びバルブ３２３を同時に開くことは好ましくない。従って、上記のように、液体のみ先に流路３３１に充填し、その後、液体の供給を止めて流路３３１に気体を供給することで、気体で液体を押し出して噴射する。このとき、流路に充填された液体がウエハリリース前に出尽くして気体のみがウエハに吹き付けられないように、メンブレン膨張開始時期を基準とした加圧流体の噴射開始時期を調整することにより、ウエハの乾燥を効果的に抑制することができる。
従来、圧力の異なる気体供給源３２２及び液体供給源３１２にそれぞれ接続されたバルブ３２３、３１３を同時に開いて気体及び液体の混合流体をリリースノズルから噴射することが行われていたが、この場合、気体及び液体の配管合流部（流路３１１、３２１の合流部）で圧力差が発生して、液体が気体で止められ、リリースノズルから気体だけが噴射されてしまうことがあり、ウエハリリース時間によってはウエハが乾燥してしまうおそれがあった。そこで、本実施形態では、液体を先に流路３３１に充填した後、その後、液体の供給を止めて流路３３１に気体を供給することで、リリースノズルから気体だけが噴射されることを抑制ないし防止し、ウエハの乾燥を抑制することができる。また、メンブレン膨張開始時期から所定の遅延時間後に加圧流体の噴射を開始することにより、流路に充填された液体がウエハリリース前に出尽くして気体のみがウエハに吹き付けられることを防止し、ウエハの乾燥を効果的に抑制することができる。
［リリースノズルの向き］
図７は、リリースノズルの向きを示すプッシャの平面図である。線Ｄ０は、比較例に係るリリースノズルの噴射方向を示す。線Ｄ１は、本実施形態に係るリリースノズル１５３の噴射方向を示す。同図に示すように、比較例に係るリリースノズルの噴射方向Ｄ０は、ウエハのホバーリングを防止するために、ウエハ中心に加圧流体が集中しないようにするものである。ホバーリングとは、気体、又は気体を含む加圧流体をウェハ中心に集中させると、ウェハＷがメンブレン２０４から離れた後もプッシュステージ１５２に着座せず、浮いた状態となる現象である。このようなホバーリングは、ウエハリリース動作時に加圧流体をウエハに噴射する時間に起因すると考えられている。一方、本実施形態では、後述するように、メンブレンの２段階加圧（全体加圧＋中心部加圧）及び／又は加圧流体の噴射開始時期の調整によって、より短い加圧流体の噴射時間でウエハをリリースさせることができる。このため、気体、又は気体を含む加圧流体を含む加圧流体をウエハ中心に向けたとしても、ウエハリリース時のホバーリングを防止することができる。本実施形態では、リリースノズル１５３の噴射方向をウエハＷの中心に向けることにより、メンブレン－ウエハ間の接触箇所に加圧流体をより効率よく吹き付けることができ、ウエハリリース時間（ウエハリリースに要する時間）を更に低減する。なお、加圧流体として液体のみを噴射する場合には、ホバーリングの問題は発生しないので、リリースノズル１５３の噴射方向をウエハＷの中心に向けることにより、ウエハリリース時間を低減することができる。
［ウエハリリースの原理］
図８Ａから図８Ｄは、トップリングからのウエハのリリースを説明する説明図である。なお、これらの図では、図面の複雑化を避けるため、プッシュステージ１５２及び着座センサ１５４を省略して記載している。
上述したように、研磨パッド１０上でのウエハ処理工程終了後、ウエハＷを吸着したトップリング３１Ａをプッシャ１５０へ移動させて、トップリング３１Ａのリテーナリング２０３と、プッシャ１５０のトップリングガイド１５１とを係合させる（図８Ａ）。
その後、トップリング３１ＡによるウエハＷの真空吸着を止め、メンブレン２０４の全エリア２０５～２０８にガスを供給して加圧し、メンブレン２０４の全体を膨張させる（全体加圧ステップ、図８Ｂ）。メンブレンの全体を加圧／膨張させるとは、メンブレンの全エリアが略同一の高さになるようにメンブレンの全エリアを均等に膨張させることを意味する。即ち、全体加圧ステップは、全体膨張ステップとも称することができる。このとき、メンブレン２０４とウエハＷとの接触箇所の高さが、リリースノズル２５３の高さに概ね一致するようにする（リリースノズル２５３と略同一の高さ又はわずかに低い高さとする）。メンブレン２０４は中心側ほど膨らみ易く、外周側ほど膨らみ難いので、一例では、メンブレンの全エリアを均等に膨張させるために、最も中心側のエリア１の圧力を最も低くし、外周側のエリアほど順次圧力が高くなるように、各エリアの加圧を調整する。
メンブレン全体を加圧した後、メンブレン２０４の全エリア２０５～２０８を一旦大気に連通させ全エリア２０５～２０８内の圧力をリセットする。
次に、メンブレン２０４の中心部を加圧する／膨張させるようにメンブレン２０４の各エリア２０５～２０８にガスを供給する（中心部加圧ステップ、図８Ｃ）。これにより、メンブレン２０４とウエハＷとの接触箇所（貼り付け面積）が、ウエハＷの中心部に向かって縮小されるようにする。このとき、メンブレン２０４とウエハＷとの接触箇所の高さは、全体加圧ステップのときと概ね変化せず、リリースノズル２５３の高さに概ね一致するようにする。一例では、最も中心側にある第１エリア２０５の圧力を、全体加圧ステップ時の第１エリア２０５の圧力の４倍以上とし、他のエリア２０６から２０８を全体加圧ステップ時の圧力より減少させる。これにより、第１エリア２０５の圧力を他のエリア２０６～２０８の圧力よりも高くして、第１エリア２０５を他のエリアよりも大きく膨張させる中心部加圧ステップを実施することができる。即ち、中心部加圧ステップは、中心部膨張ステップと称することもできる。なお、メンブレンの圧力室のエリアの数が多い場合などには、最も中心の第１エリアを含む複数のエリアを、他のエリアの圧力よりも高く加圧するようにしてもよい。なお、ここでは、中心部加圧ステップで第１エリア２０５を他のエリアより高い圧力で加圧する範囲（メンブレンの中心部）としたが、メンブレン２０４の中心部をメンブレン２０４の半径を基準に定義する場合、メンブレン２０４の中心（中心点）から、半径の５０％以下の半径方向長さまでの範囲に含まれるエリアを、メンブレンの中心部として加圧するようにすることができる。より好ましくは、メンブレン２０４の中心から、半径の４０％から５０％の間の半径方向長さまでの範囲に含まれるエリアを、メンブレンの中心部として加圧するようにすることができる。例えば、図３において、合計４つのエリア２０５、２０６、２０７、２０８のうち、第１エリア２０５、第２エリア２０６をメンブレンの中心部として他のエリアより高い圧力で加圧するようにすることができる。
上述した通り、メンブレンは中心側ほど膨張し易いので、各エリアを同一の圧力で加圧した場合には、メンブレンの中心側のエリアが若干突出するように膨張するが、本実施形態の中心部加圧ステップは、これとは異なり、メンブレンの中心側のエリアを他のエリアの圧力よりも高くして、メンブレンの中心側を積極的に突出させるものである。これにより、メンブレン－ウエハ間の接触箇所の面積を十分に低減させ、ウエハリリースを促進する。
また、少なくとも中心部加圧ステップの実行中、リリースノズル１５３より加圧流体Ｆをメンブレン－ウエハの接触箇所に向けて噴射する（図８Ｃ）。これにより、ウエハＷがメンブレン２０４からリリースされる（図８Ｄ）。メンブレン２０４からリリースされたウエハＷは、プッシュステージ１５２上に落下し、プッシュステージ１５２上の１又は複数の着座センサ１５４（図４、図５参照）により検出される。着座センサ１５４が、ウエハＷを検出することにより、ウエハＷのリリースを検出する。例えば、図４及び図５に示すように、３個の着座センサ１５４が設けられる場合、すべての着座センサ１５４がウエハを検出したときに、ウエハリリースを検出するようにしてもよい。なお、図８Ａ～図８Ｄでは、中心部加圧ステップ（図８Ｃ）において加圧流体の噴射を開始しているが、後述するように、全体加圧ステップ開始時（図８Ｂ）から所定の遅延時間後に全体加圧ステップの途中で、加圧流体の噴射を開始してもよい。
１回の中心部加圧ステップでウエハリリースを検出できない場合には、ウエハリリースを検知するまで、メンブレン２０４の全エリアの圧力をリセットするリセットステップを挟んで中心部加圧ステップを実施することを、繰り返してもよい。なお、所定回数（１以上）の中心部加圧ステップの間にウエハリリースを検知しない場合には、メンブレン２０４の全エリアをリセットして、再度、全体加圧ステップから制御サイクル（図８Ａ～Ｃ）
を繰り返してもよい。制御サイクルの繰り返し回数が所定の上限回数に達した場合に、アラームを発報し、ウエハリリース処理を終了（エラー処理）してもよい。
［ウエハリリースの制御サイクル］
図９Ａは、比較例に係るウエハリリース処理シーケンスの１制御サイクルを示すタイムチャートである。図９Ｂは、本実施形態に係るウエハリリース処理シーケンスの１制御サイクルを示すタイムチャートである。本明細書において、加圧流体Ｆの噴射開始時期は、メンブレン２０４の膨張開始時（リリース処理開始、図９Ａ、Ｂのｔ＝０）を基準とした加圧流体Ｆの噴射開始時期（＝噴射遅延時間）とする。
比較例（図９Ａ）では、リリースノズル１５３の向きを図７のＤ１の向きとし、加圧流体ＦとしてＤＩＷ及び窒素ガスを供給し（ＤＩＷ及び窒素ガスのバルブを同時に開放）、加圧流体Ｆの噴射開始時期を０．５秒とし、メンブレン２０４を全体加圧ステップのみで膨張させた。
本実施形態（図９Ｂ）では、リリースノズル１５３の向きを図７のＤ１の向きとし、加圧流体ＦとしてＤＩＷのみを供給し、加圧流体Ｆの噴射開始時期を０．５秒とし、メンブレン２０４を全体加圧ステップ（Ａｌｌ）及び中心部加圧ステップ（Ｃｅｎｔ．）で膨張させた。なお、ウエハリリース時間の短縮は、主に、２段階加圧（全体加圧＋中心部加圧）によるものと考えられるので、本実施形態（図９Ｂ）において、加圧流体ＦとしてＤＩＷと窒素ガスの混合流体を噴射する場合、並びに、加圧流体Ｆとして窒素ガスのみ噴射する場合も、加圧流体ＦとしてＤＩＷのみ噴射する場合と同様の結果になることが予想される。
図９Ａに示すように、比較例に係るウエハリリース処理のシーケンスの１制御サイクルは、メンブレン２０４の全体加圧ステップ（Ａｌｌ）と、加圧流体Ｆ（ＤＩＷ、窒素ガス）を噴射するリリースシャワーステップ（ＳＷ）を含む。ウエハリリースを検出するまで、この１制御サイクルを繰り返し実行する。ウエハリリースを検出した場合には、ウエハリリース処理を終了し、メンブレン２０４の全エリアを大気圧に開放してリセットし、加圧流体Ｆ（ＤＩＷ、窒素ガス）の噴射を停止する（同図中、ｔ＝５．１秒）。
図９Ａの例では、時刻ｔ＝０でメンブレン２０４の膨張（全体加圧ステップ）を開始し（同図中、メンブレンの曲線でＯＦＦからＯＮ）、噴射開始時期ｔ＝ｔｄ＝０．５秒でリリースノズル１５３からの加圧流体Ｆの噴射を開始する（同図中、ＤＩＷ、Ｎ２の曲線でＯＦＦからＯＮ）。着座センサ１５４によりウエハのリリースが検出されると（同図中、ウエハ検出センサの曲線でＯＦＦからＯＮ）、メンブレン２０４の加圧を終了し（同図中、メンブレンの曲線でＯＮからＯＦＦ）、メンブレン２０４の全エリアが大気圧に開放される（ｒｅｓｅｔ）と共に、加圧流体Ｆの噴射が停止される（同図中、ＤＩＷ、Ｎ２の曲線でＯＮからＯＦＦ）。図９Ａの例では、１回目の制御サイクル中にウエハリリースを検出し、ウエハリリース時間は、約５．１秒である。ウエハリリース時間は、ウエハのリリースに要する時間を示し、メンブレン２０４の加圧の開始時点からウエハリリースが検出されるまでの時間と定義する。
図９Ｂに示すように、本実施形態に係るウエハリリース処理のシーケンスの１制御サイクルは、メンブレン２０４の全体加圧ステップ（Ａｌｌ）と、所定回数（１又は複数回）のメンブレン２０４の中心部加圧ステップ（Ｃｅｎｔ．）とを含むと共に、加圧流体Ｆ（ＤＩＷ）を噴射するリリースシャワーステップ（ＳＷ）を含む。ウエハリリースを検出するまで、この１制御サイクルを繰り返し実行する。ウエハリリースを検出した場合には、ウエハリリース処理を終了し、メンブレン２０４の全エリアを大気圧に開放してリセットし（ｒｅｓｅｔ）、加圧流体Ｆ（ＤＩＷ）の噴射を停止する（同図中、ｔ＝１．７秒）。
図９Ｂの例では、時刻ｔ＝０でメンブレン２０４の全体加圧ステップ（Ａｌｌ）を開始し（同図中、メンブレンの曲線でＯＦＦからＯＮ）、噴射開始時期ｔ＝ｔｄ＝０．５秒でリリースノズル１５３からの加圧流体Ｆの噴射を開始する（同図中、ＤＩＷの曲線でＯＦＦからＯＮ）。メンブレン２０４の全体加圧ステップ（Ａｌｌ）の終了後、メンブレン２０４の全エリアを大気開放してメンブレン２０４の全エリアの圧力を大気圧にリセットするリセットステップ（ｒｅｓｅｔ）を実施する。その後、メンブレン２０４の中心部加圧ステップ（Ｃｅｎｔ．）を開始する。このとき、メンブレン２０４の中心部（第１エリア２０５）が加圧されつつ、リリースノズル１５３からメンブレン－ウエハ間の接触箇所に加圧流体Ｆが噴射され、ウエハＷがメンブレン２０４からリリースされる（同図中、ウエハ検出センサの曲線でＯＦＦからＯＮ）。ウエハのリリースは、着座センサ１５４により検出される。着座センサ１５４によりウエハのリリースが検出されると、メンブレン２０４の中心部加圧ステップ（Ｃｅｎｔ．）を終了し（同図中、メンブレンの曲線（実線）でＯＮからＯＦＦ）、メンブレン２０４の全エリアが大気圧に開放されると共に、加圧流体Ｆの噴射が停止される（同図中、ＤＩＷの曲線（実線）でＯＮからＯＦＦ）。図９Ｂの例では、１回目の制御サイクル中にウエハリリースを検出し、ウエハリリース時間は、１．７秒程度である。なお、同図中、ＤＩＷの曲線、メンブレンの曲線の破線部分は、ウエハリリースが検出されない場合の制御を示す。
［ウエハリリースのフローチャート］
図１０は、本実施形態に係るウエハリリース処理のフローチャートである。
ステップＳ１０では、研磨動作完了後に、ウエハを保持するトップリング３１Ａが受け渡し位置（プッシャ１５０上方）に移動する。
ステップＳ２０では、プッシャ１５０を上昇させてプッシャ１５０をトップリング３１Ａに係合させ、ウエハリリース処理開始の準備が完了する。
ステップＳ３０では、図９Ｂを参照して上述したウエハリリース処理シーケンスの１制御サイクルを開始し、実行する。即ち、図９Ｂに示すメンブレン２０４に対する全体加圧ステップ、所定回数の中心部加圧ステップを実施すると共に、メンブレン－ウエハ間の接触箇所に対する加圧流体Ｆを噴射するリリースシャワーステップを実施する。
ステップＳ４０では、所定の時間ごとにウエハがリリースされたか否かを判定する。ウエハのリリースは、例えば、複数の着座センサ１５４の全てがウエハを検出したか否かによって行う。ウエハのリリースを検出した場合には、加圧流体Ｆの噴射を終了する（ステップＳ５０）と共に、メンブレン２０４の加圧を停止してメンブレン２０４の全エリアを大気圧にリセットして、ウエハリリース処理を終了する（ステップＳ６０）。その後、プッシャ１５０が下降してトップリング３１Ａから離脱し、洗浄位置（洗浄部４に受け渡すための位置）に移動する（ステップＳ７０）。
ステップＳ４０においてウエハのリリースが検出されない場合には、ステップＳ８０に移行する。ステップＳ８０では、ウエハリリース処理シーケンスの１制御サイクルが終了したか否かを判定する。ステップＳ８０において１制御サイクルが終了していないと判定した場合には、ステップＳ３０に戻り現在継続中の１制御サイクルを継続する。一方、ステップＳ８０において１制御サイクルが終了したと判定した場合には、ステップＳ９０に移行する。
ステップＳ９０では、１制御サイクルの繰り返し回数が上限回数に達したか否かを判定する。１制御サイクルの繰り返し回数が上限回数に達していない判定する場合には、ステップＳ１１０に移行する。ステップＳ１１０では、メンブレン２０４の全エリアを大気圧に開放する全エリアフリー設定（図９Ｂのリセットステップに相当）を実施する。その後、ステップＳ３０に移行し、次の１制御サイクルを開始し、実行する。
ステップＳ９０において、１制御サイクルの繰り返し回数が上限回数に達したと判定する場合には、アラームを発報し、エラー処理を行う（ステップＳ１００）。
［リリースシャワー噴射開始時期によるウエハリリース時間の違い］
図１１は、加圧流体の噴射開始時期によるウエハリリース時間の違いを測定した測定例である。同図中、最上段の各数値（０．０、０．２、０．５）は、リリースシャワー（加圧流体）の噴射開始時期であり、メンブレン２０４の全体加圧ステップの開始時期から加圧流体Ｆの噴射開始時期までの遅延時間に一致する。この測定例では、全１０回測定を実施し（Ｎ＝１０）、ＭＡＸは、全１０回の測定値のうちの最大値を示し、ＭＩＮは、全１０回の測定値のうちの最小値を示し、ＲＡＮＧＥはＭＡＸとＭＩＮの差、即ち測定値のばらつきの範囲を示す。ＡＶＥＲＡＧＥは、全１０回の測定値の平均値を示す。各測定では、図９Ｂに示すメンブレンの２段階加圧（全体加圧、中心部加圧）とし、リリースノズルの向きを図７のＤ０とし、加圧流体の噴射開始時期（遅延時間）ｔｄ１を０．０秒、０．２秒、０．５秒に変化させて、ウエハリリース時間を測定した。また、何れの場合も、加圧流体Ｆは、ＤＩＷ及び窒素ガスの混合流体とした（ＤＩＷを窒素ガスで押し出して噴射した）。
図１１に示す測定結果から、ウエハリリース時間の平均ＡＶＥＲＡＧＥは、リリースシャワーの噴射開始時期（遅延時間）が０．０秒の場合に、最も短いが、測定値のばらつき（ＲＡＮＧＥ）が最も大きくウエハリリース処理の安定性（再現性）が低いことが分かる。そのため、ウエハリリース時間の安定性を考慮し、本実施形態では、遅延時間＝０．５秒を採用する。
また、液体を気体で押し出して加圧流体Ｆを噴射する場合、遅延時間０．０秒の場合には、ウエハがリリースされる前に流路に充填されたＤＩＷがリリースノズルから出尽くして、後は窒素ガスのみがウエハに吹き付けられることになり、ウエハが乾燥する可能性がある。一方、遅延時間０．５秒を採用した場合には、窒素ガスにより押し出されるＤＩＷの勢いを有効かつ効率的にウエハリリースに作用させることができ、ＤＩＷ噴射期間内にウエハをリリースさせることができる。また、ＤＩＷ噴射期間内にウエハリリースを完了できるため、ウエハの乾燥を抑制してディフェクトの発生を抑制できる。
［リリースノズルの向きによるウエハリリース時間の違い］
図１２は、リリースノズルの向きによるウエハリリース時間の違いを測定した測定例である。同図において、ＮｏｚｚｌｅＤ１は、図７において本実施形態として示した線Ｄ１で示すリリースノズルの向きを採用した例である。ＮｏｚｚｌｅＤ０は、図７において比較例として示した線Ｄ０で示すリリースノズルの向きを採用した例である。但し、両者は、リリースノズルの向きのみ異なり、他の条件は同一とする。即ち、ＮｏｚｚｌｅＤ１及びＮｏｚｚｌｅＤ０の何れにおいても、図９Ｂに示すメンブレンの２段階加圧（全体加圧、中心部加圧）とし、加圧流体の噴射開始時期ｔｄ１＝０．５秒とし、加圧流体Ｆは、ＤＩＷ及び窒素ガスの混合流体とした（ＤＩＷを窒素ガスで押し出して噴射した）。この測定例でも、図１１の測定例と同様に、全１０回測定を実施し（Ｎ＝１０）、ＭＡＸ、ＭＩＮ、ＲＡＮＧＥ、ＡＶＥＲＡＧＥの意味も、図１１と同様である。
図１２に示す測定結果から、リリースノズルの向きをＤ１（リリースシャワー／加圧流体がウエハの中心を向く向き）とすることで、向きをＤ０（リリースシャワー／加圧流体がウエハの中心に集中しない向き）とする場合よりも、ウエハリリース時間を大幅に短縮でき、ウエハリリース時間のばらつきも抑制できることが分かる。
以上説明した実施形態によれば、メンブレンの中心部を加圧してメンブレン－ウエハ間の接触箇所の面積が小さくされた状態で、加圧流体をメンブレン－ウエハ間の接触箇所に吹き付けるので、ウエハリリース時間を短縮することができる。ウエハリリース時間を短縮できるため、加圧流体によってウエハ面が乾燥してディフェクトが生じることを抑制することができる。
また、メンブレン中心部の加圧に先立って、メンブレン全体を加圧するためウエハに与えるストレスを低減することができる。
上記実施形態において、加圧流体として液体（例えば、ＤＩＷ）のみを噴射する場合には、ウエハ面の乾燥及びディフェクトの発生を効果的に抑制／防止することができる。なお、加圧流体として液体（例えば、ＤＩＷ）のみを噴射する場合には、加圧流体の圧力が低くなり、ウエハリリース時間が長くなるという懸念があるが、上述したメンブレンの全体加圧及び中心部加圧の組み合わせにより、メンブレンを速やかに膨張させることができ、また、メンブレン－ウエハ間の接触面積を小さくした状態で液体を噴射することで、ウエハリリース時間を短縮することができる。従って、ウエハリリース時間の増大の問題を回避しつつ、加圧流体として液体のみを噴射して、ウエハ面の乾燥を効果的に抑制／防止することができる。
上記実施形態において、液体（例えば、ＤＩＷ）をリリースノズルの流路に充填し、気体（例えば、窒素ガス）で液体をリリースノズルから押し出して噴射する場合には、ウエハがリリースされる前に充填されていた液体が出尽くして気体のみが噴射される虞があるが、メンブレンの膨張開始時から適切な遅延時間後にリリースノズルからの噴射（気体による液体の噴射）を開始することにより、充填した液体がなくなる前に液体の噴射期間中にウエハをリリースさせることができる。これにより、ウエハの乾燥を抑制してディフェクトの発生を抑制できる。
また、上述したメンブレンの全体加圧及び中心部加圧の組み合わせ、並びに加圧流体噴射の遅延時間により、ウエハリリース時間を再現性良く短縮することができるため、加圧流体として気体のみを噴射する場合でも、ウエハ面が乾燥してディフェクトが生じることを抑制することができる。
上記実施形態によれば、リリースノズルの向きをウエハ中心に向けるため、メンブレン－ウエハ間の接触箇所に加圧流体を集中させることができ、ウエハリリース時間を更に短縮することができる。
上記実施形態によれば、リリースシャワー（加圧流体）の噴射開始時期／遅延時間を適切な値とすることにより、ウエハリリース処理の安定性／再現性の低下を回避しつつ、ウエハリリース時間を短縮することができる。
上記実施形態によれば、リリースノズルが液体供給源と気体供給源とに切り替え可能に接続されているので、ユーザの要求に応じて、液体のみ、気体のみ、液体＋気体を加圧流体として噴射することができる。
（他の実施形態）
（１）上記実施形態では、基板受渡し装置がプッシャである場合を例に挙げて説明したが、基板受渡し装置は、トップリングに係合する環状部材からなるリテーナリングステーションを基板受渡し装置として使用してもよい。リテーナリングステーションは、図５に示すプッシャ１５０のトップリングガイド１５１の環状部分に概ね相当する形状を有する
。プッシャ１５０のトップリングガイド１５１の場合と同様に、リリースシャワーノズル１５３は、リテーナリングステーションの内周面に設けることができる。リテーナリングステーションを使用する場合、ウエハは、トランスポータが有する搬送ステージ又はハンドにより受け取られるようにすることができる。
（２）上記実施形態に係るウエハリリース処理の方法は、ウエハ及び研磨装置に限定されず、メンブレンの面に任意の基板を保持する機構を有する任意の基板処理装置に適用することが可能である。
上述した実施形態から少なくとも以下の形態が把握される。
［１］一形態によれば、 研磨パッドを支持するための研磨テーブルと、 弾性膜で構成された基板保持面及び圧力室を有し、前記圧力室が、同心状に配置された複数のエリアを有し、前記圧力室内の圧力により前記基板を前記研磨パッドに押圧する基板保持部材と、 前記基板保持部材の前記圧力室に供給するガスの圧力を調節する圧力レギュレータと、 加圧流体を噴射可能な１又は複数のリリースノズルと、 前記圧力レギュレータを制御して、前記圧力室の全エリアを加圧することで前記弾性膜全体を加圧した後に、前記圧力室の中心にあるエリアを含む１又は複数の中心側のエリアの圧力が他のエリアの圧力より高くなるように前記圧力室を加圧することで前記弾性膜の中心部を加圧すると共に、前記加圧流体を前記弾性膜と前記基板との接触箇所に噴射するように前記１又は複数のリリースノズルを制御することにより、前記基板を前記弾性膜からリリースさせる基板リリース処理を実行する制御装置と、を備える研磨装置が提供される。
前記基板保持部材は、前記基板保持面で基板を保持する。
加圧流体の噴射開始時期は、弾性膜全体の加圧開始時又は加圧中とすることができる。
「圧力室の中心にあるエリアを含む１又は複数の中心側のエリア」は、圧力室（弾性膜、基板保持面）の中心から、圧力室の半径の５０％以下の半径方向長さまでの範囲に含まれる１又は複数のエリア（但し、圧力室の中心にあるエリアを含む）とすることができる。より好ましくは、圧力室の中心から、圧力室の半径の４０％から５０％の間の半径方向長さまでの範囲に含まれる１又は複数のエリア（但し、圧力室の中心にあるエリアを含む）とすることができる。例えば、半径ｒの圧力室（弾性膜、基板保持面）であれば、中心から０．５ｒ以下（又は、例えば０．４５ｒ以下）の半径を有する円形の範囲に含まれる１又は複数のエリアを圧力室（弾性膜、基板保持面）中心部として加圧する。なお、加圧する１又は複数のエリアは、連続するエリアであっても、離散的なエリアであってもよい。
この形態によれば、弾性膜の中心部を加圧して弾性膜－基板間の接触箇所の面積が小さくされた状態で、加圧流体が弾性膜－基板間の接触箇所に噴射されるので、基板リリース時間を短縮することができる。基板リリース時間を短縮できるため、加圧流体によって基板面が乾燥してディフェクトが生じることを抑制することができる。また、弾性膜中心部の膨張に先立って、弾性膜全体を均等に膨張させるため基板に与えるストレスを低減することができる。
この形態によれば、膨張し易いメンブレン（圧力室）の中心側のエリアを、膨張し難い外側のエリアよりも高い圧力に加圧することにより、メンブレンの中心部を積極的に突出させて、メンブレン－ウエハ間の接触箇所の面積を効果的に低減することができる。なお、エリア数が多い場合、中心エリアを含む複数のエリアを他のエリアより加圧することで、メンブレンの中心部の突出の程度を調整し、ウエハのストレスを低減可能である。
［２］一形態によれば、 前記基板の前記弾性膜からのリリースを検出する検出装置を更に備え、 前記制御装置は、前記弾性膜全体を加圧する全体加圧ステップを実施した後に、前記弾性膜の中心部を加圧する中心部加圧ステップを所定回数実施するように構成さ
れており、前記検出装置が前記基板の前記弾性膜からのリリースを検出した時点で、前記基板リリース処理を終了する。検出装置は、例えば、着座センサ等の接触センサ、メンブレン内の圧力を監視して基板リリースを検知する構成とすることができる。
この形態によれば、１回の中心部加圧ステップで基板がリリースされない場合に、弾性膜の加圧をリセット（弾性膜の圧力室を大気開放）した後に中心部加圧ステップを行う処理を繰り返すことにより基板をリリースすることができる。
［３］一形態によれば、 前記制御装置は、前記全体加圧ステップの後に前記中心部加圧ステップを前記所定回数実施することを１制御サイクルとして、前記１制御サイクルを所定の上限回数になるまで繰り返し実施するように構成されており、前記検出装置により前記基板の前記弾性膜からのリリースを検出した時点で、前記基板リリース処理を終了する。
この形態によれば、１回の制御サイクルで基板がリリースされない場合に、制御サイクルを繰り返すことにより、基板をリリースすることができる。
［４］一形態によれば、 前記制御装置は、前記弾性膜全体の加圧を開始した時点の後、所定の遅延時間後であって前記弾性膜全体を加圧している間に、前記加圧流体の噴射を開始するように前記リリースノズルを制御する。
この形態によれば、弾性膜の加圧を開始した後、適切な遅延時間を設けて加圧流体の噴射を開始することにより、基板リリース時間のばらつきを抑止することができ、基板リリース処理の安定性（再現性）を向上させることができる。また、液体をリリースノズルの流路に充填し、気体で液体をリリースノズルから押し出して噴射する場合には、メンブレンの膨張開始時から適切な遅延時間後にリリースノズルからの噴射（気体による液体の噴射）を開始する。このため、ウエハがリリースされる前に充填されていた液体が出尽くして気体のみが噴射されることがなく、液体の噴射期間中にウエハをリリースさせることができる。これにより、ウエハの乾燥を抑制してディフェクトの発生を抑制できる。
［５］一形態によれば、 前記制御装置は、前記圧力室の中心にあるエリアが他のエリアの圧力より高くなるように前記圧力室を加圧することで、前記弾性膜の中心部を加圧する。
この形態によれば、圧力室中心の単一エリアのみ他のエリアより高い圧力になるように加圧するため、弾性膜－基板間の接触面積を効果的に低減することができ、基板リリース時間をより短縮することができる。
［６］一形態によれば、 前記圧力室の中心にあるエリアを含む１又は複数の中心側のエリアは、前記圧力室の中心から、前記圧力室の半径の５０％以下の半径方向長さまでの範囲に含まれる１又は複数のエリアである。
この形態によれば、弾性膜－基板間の接触面積の低減と、基板へのストレスの抑制とを効果的にバランスさせることができる。
［７］一形態によれば、 前記圧力室の中心にあるエリアを含む１又は複数の中心側のエリアは、前記圧力室の中心から、前記圧力室の半径の４０％から５０の間の半径方向長さまでの範囲に含まれる１又は複数のエリアである。
この形態によれば、弾性膜－基板間の接触面積の低減と、基板へのストレスの抑制とを
さらに効果的にバランスさせることができる。
［８］一形態によれば、 前記１又は複数のリリースノズルの噴射方向は、前記基板の中心を向いている。
この形態によれば、中心部加圧により弾性膜／基板の中心に縮小した弾性膜－基板の接触箇所に加圧流体を集中させることができるので、基板リリース時間をより短縮することができる。
［９］一形態によれば、前記リリースノズルから噴射される前記加圧流体は、液体である。前記液体として、例えば、ＤＩＷ等の純水、その他半導体製造プロセスに影響を与えない液体を使用することができる。
この形態によれば、弾性膜－基板の接触箇所に当てる加圧流体として液体を用いることにより、基板面の乾燥、乾燥によるディフェクトをより効果的に抑制することができる。
［１０］一実施形態によれば、前記リリースノズルから噴射される前記加圧流体は、気体である。前記気体として、例えば、窒素ガス等の不活性ガス、その他半導体製造プロセスに影響を与えない気体を使用することができる。
弾性膜の中心部を加圧して加圧流体を当てることにより基板リリース時間を短縮できるため、加圧流体として気体を用いても、基板面の乾燥、乾燥によるディフェクトを抑制することができる。
［１１］一実施形態によれば、 前記リリースノズルから噴射される前記加圧流体は、液体及び気体である。
弾性膜の中心部を加圧して加圧流体を当てることにより基板リリース時間を短縮できるため、加圧流体として液体及び気体を用いても、基板面の乾燥、乾燥によるディフェクトを抑制することができる。
［１２］一実施形態によれば、 前記リリースノズルは、液体供給源及び気体供給源に接続されており、前記加圧流体として液体及び／又は気体を噴射可能である。
この形態によれば、ユーザの所望に応じて加圧流体として、液体、気体、又は、液体及び気体の混合流体を選択することができる。
［１３］一実施形態によれば、 弾性膜で構成された基板保持面及び圧力室を有し、前記圧力室が同心状に配置された複数のエリアを有する基板保持部材を用いて基板を研磨する方法であって、 前記圧力室内の圧力により前記基板を研磨パッドに押圧し、前記基板と前記研磨パッドとを相対運動をさせながら前記基板の研磨を行うステップと、 研磨後の前記基板を前記基板保持部材の前記基板保持面上に保持するステップと、 前記基板を前記基板保持部材から基板受渡し装置に受け渡す際に、前記基板を前記弾性膜からリリースするステップと、を含み、 前記受け渡すステップは、 前記圧力室の全エリアを加圧することで前記弾性膜全体を加圧する全体加圧ステップと、 前記圧力室の中心にあるエリアを含む１又は複数のエリアの圧力が他のエリアの圧力より高くなるように前記圧力室を加圧することで前記弾性膜の中心部を加圧する中心部加圧ステップと、 少なくとも前記弾性膜の中心部を加圧する間に、前記加圧流体を前記弾性膜と前記基板との接触箇所に噴射するステップとを含む、を含む研磨方法が提供される。
この形態によれば、［１］に関して上述した作用効果と同様の作用効果を奏する。
［１４］一実施形態によれば、 弾性膜で構成された基板保持面及び圧力室を有し、前記圧力室が同心状に配置された複数のエリアを有する基板保持部材を用いて基板を研磨する研磨装置の制御方法をコンピュータに実行させるプログラムを記憶する不揮発性の記憶媒体であって、 前記圧力室内の圧力により前記基板を研磨パッドに押圧し、前記基板と前記研磨パッドとを相対運動をさせながら前記基板の研磨を行うステップと、 研磨後の前記基板を前記基板保持部材の前記基板保持面上に保持するステップと、 前記基板を前記基板保持部材から基板受渡し装置に受け渡す際に、前記基板を前記弾性膜からリリースするステップと、を含み、 前記リリースするステップは、 前記圧力室の全エリアを加圧することで前記弾性膜全体を加圧する全体加圧ステップと、 前記圧力室の中心にあるエリアを含む１又は複数のエリアの圧力が他のエリアの圧力より高くなるように前記圧力室を加圧することで前記弾性膜の中心部を加圧する中心部加圧ステップと、 少なくとも前記弾性膜の中心部を加圧する間に、前記加圧流体を前記弾性膜と前記基板との接触箇所に噴射するステップとを含む、 プログラムを記憶する不揮発性の記憶媒体が提供される。
この形態によれば、［１］に関して上述した作用効果と同様の作用効果を奏する。
一形態によれば、弾性膜で構成された基板保持面及び圧力室を有し、前記圧力室が、同心状に配置された複数のエリアを有する基板保持部材と、 前記基板保持部材の前記圧力室に供給するガスの圧力を調節する圧力レギュレータと、 加圧流体を噴射可能な１又は複数のリリースノズルと、 前記圧力レギュレータを制御して、前記圧力室の全エリアを加圧することで前記弾性膜全体を加圧した後に、前記圧力室の中心にあるエリアを含む１又は複数の中心側のエリアの圧力が他のエリアの圧力より高くなるように前記圧力室を加圧することで前記弾性膜の中心部を加圧すると共に、前記加圧流体を前記弾性膜と前記基板との接触箇所に噴射するように前記１又は複数のリリースノズルを制御することにより、前記基板を前記弾性膜からリリースさせる基板リリース処理を実行する制御装置と、を備える基板処理装置が提供される。また、［２］から［１２］で上述した特徴を含むことができる。
一形態によれば、 弾性膜で構成された基板保持面及び圧力室を有し、前記圧力室が同心状に配置された複数のエリアを有する基板保持部材を用いて基板を処理する方法であって、 処理後の前記基板を前記基板保持部材の前記基板保持面上に保持するステップと、
前記基板を前記基板保持部材から基板受渡し装置に受け渡す際に、前記基板を前記弾性膜からリリースするステップと、を含み、 前記受け渡すステップは、 前記圧力室の全エリアを加圧することで前記弾性膜全体を加圧する全体加圧ステップと、 前記圧力室の中心にあるエリアを含む１又は複数の中心側のエリアの圧力が他のエリアの圧力より高くなるように前記圧力室を加圧することで前記弾性膜の中心部を加圧する中心部加圧ステップと、 少なくとも前記弾性膜の中心部を加圧する間に、前記加圧流体を前記弾性膜と前記基板との接触箇所に噴射するステップとを含む、を含む基板処理方法が提供される。また、［２］から［１２］で上述した特徴を含むことができる。
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその均等物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、実施形態および変形例の任意の組み合わせが可能であり、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。
１ ハウジング
２ ロード／アンロード部
３ 研磨部
３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ 研磨ユニット
４ 洗浄部
５ 制御装置
６ 第１リニアトランスポータ
７ 第２リニアトランスポータ
１０ 研磨パッド
１０ａ 研磨面
１１ リフタ
１２ スイングトランスポータ
２０ フロントロード部
２１ 走行機構
２２ 搬送ロボット
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ 研磨テーブル
３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ トップリング（基板保持部）
３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ 研磨液供給ノズル
３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ ドレッサ
３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ アトマイザ
３０Ａａ テーブル軸
５１ 記憶部
１００ 基板処理装置
１０２ 研磨液供給ノズル
１１１ トップリングシャフト
１１２ 回転筒
１１３ タイミングプーリ
１１４ トップリング用回転モータ
１１５ タイミングベルト
１１６ タイミングプーリ
１１７ トップリングヘッドシャフト
１２４ 上下動機構
１２５ ロータリージョイント
１２６ 軸受
１２８ ブリッジ
１２９ 支持台
１３０ 支柱
１３１，２３１ 真空源
１３２ ボールねじ
１３２ａ ねじ軸
１３２ｂ ナット
１３８ サーボモータ
１４０ エンコーダ
１５０ 基板受渡し装置（プッシャ）
１５１ トップリングガイド
１５２ プッシュステージ
１５３ リリースノズル
１５４ 着座センサ
２０２ トップリング本体
２０３ リテーナリング
２０４ 弾性膜（メンブレン）
２０４ａ 隔壁
２０５ 第１エリア
２０６ 第２エリア
２０７ 第３エリア
２０８ 第４エリア
２０９ リテーナリング加圧室
２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２２１、２２３、２２４、２２６ 流路
２２５ ロータリジョイント
２３０ 圧力調整部
２３５ 気水分離槽
３１１、３２１、３３１ 流路
３１３、３２３ バルブ
３１４ 流量計
３２４ 逆止弁
３１２ 液体供給源
３２２ 気体供給源

Claims (14)

  1. 研磨パッドを支持するための研磨テーブルと、
    弾性膜で構成された基板保持面及び圧力室を有し、前記圧力室が、同心状に配置された複数のエリアを有し、前記圧力室内の圧力により前記基板を前記研磨パッドに押圧する基板保持部材と、
    前記基板保持部材の前記圧力室に供給するガスの圧力を調節する圧力レギュレータと、
    加圧流体を噴射可能な１又は複数のリリースノズルと、
    前記圧力レギュレータを制御して、前記圧力室の全エリアを加圧することで前記弾性膜全体を加圧した後に、前記圧力室の中心にあるエリアを含む１又は複数の中心側のエリアの圧力が他のエリアの圧力より高くなるように前記圧力室を加圧することで前記弾性膜の中心部を加圧すると共に、前記加圧流体を前記弾性膜と前記基板との接触箇所に噴射するように前記１又は複数のリリースノズルを制御することにより、前記基板を前記弾性膜からリリースさせる基板リリース処理を実行する制御装置と、
    を備える研磨装置。
  2. 請求項１に記載の研磨装置であって、
    前記基板の前記弾性膜からのリリースを検出する検出装置を更に備え、
    前記制御装置は、前記弾性膜全体を加圧する全体加圧ステップを実施した後に、前記弾性膜の中心部を加圧する中心部加圧ステップを所定回数実施するように構成されており、前記検出装置が前記基板の前記弾性膜からのリリースを検出した時点で、前記基板リリース処理を終了する、研磨装置。
  3. 請求項２に記載の研磨装置であって、
    前記制御装置は、前記全体加圧ステップの後に前記中心部加圧ステップを前記所定回数実施することを１制御サイクルとして、前記１制御サイクルを所定の上限回数になるまで繰り返し実施するように構成されており、前記検出装置により前記基板の前記弾性膜からのリリースを検出した時点で、前記基板リリース処理を終了する、研磨装置。
  4. 請求項１から３の何れかに記載の研磨装置であって、
    前記制御装置は、前記弾性膜全体の加圧を開始した時点の後、所定の遅延時間後であって前記弾性膜全体を加圧している間に、前記加圧流体の噴射を開始するように前記リリースノズルを制御する、研磨装置。
  5. 請求項１から３の何れかに記載の研磨装置であって、
    前記制御装置は、前記圧力室の中心にあるエリアが他のエリアの圧力より高くなるように前記圧力室を加圧することで、前記弾性膜の中心部を加圧する、研磨装置。
  6. 請求項１から３の何れかに記載の研磨装置であって、
    前記圧力室の中心にあるエリアを含む１又は複数の中心側のエリアは、前記圧力室の中心から、前記圧力室の半径の５０％以下の半径方向長さまでの範囲に含まれる１又は複数のエリアである、研磨装置。
  7. 請求項６に記載の研磨装置であって、
    前記圧力室の中心にあるエリアを含む１又は複数の中心側のエリアは、前記圧力室の中心から、前記圧力室の半径の４０％から５０の間の半径方向長さまでの範囲に含まれる１又は複数のエリアである、研磨装置。
  8. 請求項１から３の何れかに記載の研磨装置であって、
    前記１又は複数のリリースノズルの噴射方向は、前記基板の中心を向いている、研磨装
    置。
  9. 請求項１から３の何れかに記載の研磨装置において、
    前記リリースノズルから噴射される前記加圧流体は、液体である、研磨装置。
  10. 請求項１から３の何れかに記載の研磨装置において、
    前記リリースノズルから噴射される前記加圧流体は、気体である、研磨装置。
  11. 請求項１から３の何れかに記載の研磨装置において、
    前記リリースノズルから噴射される前記加圧流体は、液体及び気体である、研磨装置。
  12. 請求項１から３の何れかに記載の研磨装置において、
    前記リリースノズルは、液体供給源及び気体供給源に接続されており、前記加圧流体として液体及び／又は気体を噴射可能である、研磨装置。
  13. 弾性膜で構成された基板保持面及び圧力室を有し、前記圧力室が同心状に配置された複数のエリアを有する基板保持部材を用いて基板を研磨する方法であって、
    前記圧力室内の圧力により前記基板を研磨パッドに押圧し、前記基板と前記研磨パッドとを相対運動をさせながら前記基板の研磨を行うステップと、
    研磨後の前記基板を前記基板保持部材の前記基板保持面上に保持するステップと、
    前記基板を前記基板保持部材から基板受渡し装置に受け渡す際に、前記基板を前記弾性膜からリリースするステップと、
    を含み、
    前記受け渡すステップは、
    前記圧力室の全エリアを加圧することで前記弾性膜全体を加圧する全体加圧ステップと、
    前記圧力室の中心にあるエリアを含む１又は複数の中心側のエリアの圧力が他のエリアの圧力より高くなるように前記圧力室を加圧することで前記弾性膜の中心部を加圧する中心部加圧ステップと、
    少なくとも前記弾性膜の中心部を加圧する間に、前記加圧流体を前記弾性膜と前記基板との接触箇所に噴射するステップとを含む、
    を含む研磨方法。
  14. 弾性膜で構成された基板保持面及び圧力室を有し、前記圧力室が同心状に配置された複数のエリアを有する基板保持部材を用いて基板を研磨する研磨装置の制御方法をコンピュータに実行させるプログラムを記憶する不揮発性の記憶媒体であって、
    前記圧力室内の圧力により前記基板を研磨パッドに押圧し、前記基板と前記研磨パッドとを相対運動をさせながら前記基板の研磨を行うステップと、
    研磨後の前記基板を前記基板保持部材の前記基板保持面上に保持するステップと、
    前記基板を前記基板保持部材から基板受渡し装置に受け渡す際に、前記基板を前記弾性膜からリリースするステップと、
    を含み、
    前記リリースするステップは、
    前記圧力室の全エリアを加圧することで前記弾性膜全体を加圧する全体加圧ステップと、
    前記圧力室の中心にあるエリアを含む１又は複数の中心側のエリアの圧力が他のエリアの圧力より高くなるように前記圧力室を加圧することで前記弾性膜の中心部を加圧する中心部加圧ステップと、
    少なくとも前記弾性膜の中心部を加圧する間に、前記加圧流体を前記弾性膜と前記基板との接触箇所に噴射するステップと、
    をコンピュータに実行させるプログラムを記憶する不揮発性の記憶媒体。
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